YD2000變頻串并聯(lián)諧振成套裝置

一、應用范圍

變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置是運用串聯(lián)諧振的原理，利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過(guò)調節變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振電壓即為試品上所加電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。

適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交聯(lián)聚乙烯電力電纜交流耐壓試驗

適用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐壓試驗

適用于大型發(fā)電機組、電力變壓器工頻耐壓

適用于電力變壓器的感應耐壓試驗

YD2000變頻串并聯(lián)諧振成套裝置

二、主要性能指標及特點(diǎn)

2．1主要技術(shù)指標

（1）工作溫度范圍：-10~45℃

（2）工作濕度范圍：≤90%

（3）海拔：≤1000m

（4）供電電源電壓：380V±10%、三相或220V±10%、單相（10KW及以下）

                   50/60Hz

（5）供電電源容量：0-100KW

（6）額定輸出電壓：0-500KV

（7）額定輸出容量：0-200KVA

（8）工作頻率范圍：30-300Hz（亦可根據用戶(hù)要求放寬頻率范圍）

（9）頻率調節分辨率：0.02Hz；   不穩定度≤0.05%

（10）噪音：≤60dB

（11）系統測量精度：1級

（12）輸出波形：正弦波，波形畸變率≤1%

（13）電抗器Q值：30-120

（14）系統具有IGBT、過(guò)電壓、過(guò)電流、試品閃絡(luò )等全自動(dòng)保護

2．2主要特點(diǎn)

2．2．1體積小、重量輕，適合于現場(chǎng)使用

變頻控制器集調壓、調頻、控制及保護功能為一體，省去了笨重的調壓器，而且操作方便、讀數直觀(guān)。由于系統Q值較高（30-120），有效地解決了由于電源容量的不足對現場(chǎng)試驗的制約。當電壓等級較高時(shí)，電抗器采用多級或疊積式結構，便于運用輸及現場(chǎng)安裝。

2．2．2安裝可靠性高

變頻裝置采用先進(jìn)的設計思想、高品質(zhì)的IGBT及驅動(dòng)回路使輸出波形失真度小，頻率輸出穩定性好，具有良好的IGBT、過(guò)電流、過(guò)電壓（保護值可根據需要人為整定）以及放電保護功能，可保護設備及人身的安全；當試品放電或擊穿時(shí)，由于諧振條件被破壞，短路電流小，只有試品試驗電流的1/Q，避免了因擊穿對試品造成的損壞。

2．2．3試驗的等效性好

采用接近工頻（30HZ-300HZ）的交流電壓作為試驗電源，無(wú)論是在等效性和*性上都與50HZ/60Hz的工頻電源非常接近，保證了試驗結果的可靠性和真實(shí)性。

YD2000變頻串并聯(lián)諧振成套裝置

三、型號說(shuō)明

3．1系統型號說(shuō)明

3．2變頻控制器型號說(shuō)明

3．3勵磁變壓器型號說(shuō)明
3．4試驗電抗器型號說(shuō)明

3．5分壓器型號說(shuō)明

四、YD2000變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置工作原理及系統配置

4．1工作原理

4．2系統配置

4．2．1變頻控制器

變頻控制器從結構上分為兩大類(lèi)：20kW及以上為控制臺式，20kW以下為便攜箱式；它是由控制器和濾波器組成。在系統中變頻控制器的主要作用是把幅值和頻率固定的工頻380V或220V的正弦交流電轉變成為幅值和頻率可調的正弦波，并為整套設備提供電源。

   變頻控制器具有IGBT保護、過(guò)流保護、過(guò)壓保護、放電保護、進(jìn)線(xiàn)保護等可靠的保護功能，保證試驗人員和試品的安全。

   IGBT保護：當IGBT電流過(guò)大或過(guò)熱時(shí)，CPU將停止工作，直到系統恢復正常。

   過(guò)壓保護：是指當試驗電壓超過(guò)人為整定的保護電壓（保護電壓可根據不同試驗電壓需要任意設定）時(shí)，控制器自動(dòng)跳閘，CPU停止工作，并提示系統發(fā)生過(guò)壓保護。

   過(guò)流保護：是當CPU檢測到母線(xiàn)工作電流超過(guò)IGBT工作電流或IGBT溫度過(guò)高時(shí)，CPU會(huì )發(fā)生過(guò)流保護信號，裝置停止工作，并通過(guò)液晶屏提示系統發(fā)生過(guò)流保護。

   放電保護：當試器擊穿、短路或試品放電時(shí)，CPU停止工作，并切斷主回路。

進(jìn)線(xiàn)保護、低通濾波器：不僅可以在穩態(tài)下使放電或擊穿電流小，而且使暫態(tài)（瞬時(shí)）電流的破壞減小，從而保證設備和人身的安全。

測量部分：試驗人員可直接從變頻控制器控制面板上讀取輸入電壓、電流、當前工作頻率、變頻控制器輸出電壓、電流及試品上所加諧振電壓信號。

4．2．2勵磁變壓器

勵磁變壓器的作用是將變頻電源的輸出電壓升到合適的試驗電壓，滿(mǎn)足電抗器、負載在一不定期品質(zhì)因數下試驗電壓的要求（勵磁變壓器的容量一般與變頻控制器相同）。為了滿(mǎn)足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求，勵磁變壓器高壓繞組一般有多個(gè)抽頭。

4．2．3高壓電抗器

高壓電抗器L是諧振回路的重要部件，當電源頻率等于1/（2π√LCx ）時(shí)，它與被試品Cx發(fā)生串聯(lián)諧振；電抗器的性能直接影響到系統Q值的大小。

4．2．4高壓分壓器

   高壓分壓器是高電壓測試器件，它由高壓臂C1和低壓臂C2組成，測量信號從低壓臂C2上引出，作為高壓電測量和保護信號。

4．3決定系統配置參數的因素

   系統諧振電壓等級和容量取決于試品的電容量C，試驗電壓U試驗頻率f。

1. 對于交聯(lián)聚乙烯電纜決定系統配置的主要是：電纜的電壓等級、電纜的截面積、試驗電纜的長(cháng)度及電纜要求的諧振頻率范圍。
2. 對于GIS決定系統配置的因素為：GIS的電壓等級、GIS的間隔數和每個(gè)間隔的電容量C，GIS允許的試驗頻率范圍。
3. 對于變壓器、發(fā)電機等設備，系統的配置取決于試品的容量試驗電壓、試品的等效電容量C、要求的諧振頻率和試品的空載損耗的大小。

五、試驗接線(xiàn)及操作步驟

本套試驗裝置測量各種被試品的接線(xiàn)示意圖

5．1交聯(lián)聚乙烯電纜《XLPE》的交流耐壓試驗

交聯(lián)聚乙烯電纜《XLPE》屬于固體絕緣電纜，是經(jīng)過(guò)特殊的物理、化學(xué)方法交聯(lián)而成，具有良好的電氣及物理性能，在世界范圍內得到了廣泛的應用。我國自七十年代以來(lái)，交聯(lián)聚乙烯電纜也得到了迅速的發(fā)展，并逐步取代了常規中低壓油紙絕緣電纜，而且110KV、220KV等高壓電纜也在逐步推廣。

   交聯(lián)聚乙烯電纜它zui大的特點(diǎn)就是容量大，若是采用工頻或接近工頻的交流電壓試驗作為擠包絕緣電纜線(xiàn)路竣工試驗存在的zui大困難是長(cháng)線(xiàn)路需要很大容量的試驗設備：例如630平方毫米220KVXLPF電纜線(xiàn)路，電容量為0.188uF/Km，若電纜長(cháng)3Km，則每相電纜試驗需要50Hz試驗設備的容量至少為2.9MVA（試驗電壓178KV試驗電流30A），因此，采用傳統的試驗變壓器的試驗方法已經(jīng)遠遠不能滿(mǎn)足現場(chǎng)系統試驗容量的要求，變頻諧振試驗裝置利用變頻諧振的原理，使電源容量減少為試品容量的1/Q，設備的重量大大降低，使得高電壓、長(cháng)距離電纜的現場(chǎng)試驗成為可能；同時(shí)利用試驗頻率允許在一定范圍內（30-300Hz）可調和試驗電抗器固定可調（單一電抗器電感是不可調的，但通過(guò)串并聯(lián)，zong電感可調）的原理，使得系統的柔性大大增加。

電纜試驗的接線(xiàn)圖如下：

橡膠電纜的變頻交流耐壓試驗接線(xiàn)示意圖

5．2  GIS（氣體絕緣金屬封閉組合電器）的交流耐壓試驗

GIS是一種把斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、測量?jì)x表組合在一起，并以SF6氣體絕緣的組合電器，一般由1-7個(gè)間隔組成，電容量一般在10000PF以下。

根據IEC517（補充）的標準，GIS試驗電壓的頻率范圍應在10-300Hz，與國標GB7674-1997等效。

我國“城網(wǎng)氣體絕緣變電站若干技術(shù)問(wèn)題的暫行規定"對GIS的現場(chǎng)工頻耐壓值作了規定，取不超過(guò)出廠(chǎng)試驗電壓的90%。IEC517標準建議的試驗電壓為出廠(chǎng)試驗電壓的80%，并要求試驗頻率限制在10-300Hz范圍之內。

GIS的交流耐壓試驗接線(xiàn)圖如下：

GIS交流耐壓試驗接線(xiàn)圖

5．3大型變壓器的交流耐壓試驗（外施工頻交流耐壓及感應耐壓試驗）

變壓器應該進(jìn)行外施耐壓試驗。它是考驗產(chǎn)品主絕緣電氣強度的zui基本的絕緣試驗，是發(fā)現主絕緣是否合理，絕緣材料是無(wú)缺陷和制造工藝是否符合要求的重要手段之一，對試驗頻率一般要求在工頻，即45-65Hz。

采用變頻諧振的方式，通過(guò)補償電容器使諧振頻率控制在45-65Hz之內，由于回路諧振時(shí)Q值高，這樣可大大減小試驗電源的容量，并且頻率可調，也增大了設備的應用范圍，試驗接線(xiàn)如下圖所示：

感應耐壓的倍數，對于電力變壓器一般采用額定電壓的兩倍，為了不使鐵心中磁通飽和，應使用兩倍以上額定頻率的電源裝置。一般規定頻率應在100-400Hz范圍內，但經(jīng)驗證明感應耐壓試驗的頻率一般為150-200Hz為宜。

5．4大型發(fā)電機組的交流耐壓試驗

根據國家和地方電力部門(mén)的規定發(fā)電機在制造、安裝、檢修和運行以及預防性試驗中都應進(jìn)行交流耐壓試驗，試驗時(shí)試驗電壓和工作電壓的波形、頻率*，作用于絕緣內部的電壓分布及擊穿性能能夠適應發(fā)電同的工作狀態(tài)，試驗電壓一般為0.75（2Un+3000）或1.5Un，頻率要求為工頻。

采用YHCX變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置再配上合適的補償電容器在頻率和容量上都可以很地滿(mǎn)足發(fā)電機的交流耐壓要求。

試驗接線(xiàn)如下圖：

發(fā)電機的交流耐壓接線(xiàn)示意圖

5．5其它試品的交流耐壓試驗

   互感器、套管等設備在作耐壓試驗時(shí)，都相當于一電容，利用電抗器和補償電容器也可以使系統在50Hz附近發(fā)生諧振，達到工頻絕緣試驗的目的。

   說(shuō)明：交流耐壓試驗方案請參照相關(guān)標準或規程或本公司《YHCX變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置資料匯編》。

六、試驗操作步驟及注意事項

6．1試驗操作步驟

1.根據各種試品接線(xiàn)方法，保證各點(diǎn)的接觸良好，保證一點(diǎn)接地，且接地點(diǎn)距分壓器zui近。

2.確保連接無(wú)誤后接通電源。

3.打開(kāi)主機電源開(kāi)關(guān)會(huì )顯示主菜單

4.將光標移至：試驗參數設置；按確認鍵。進(jìn)行各項參數的修改，用上下左右

和確認鍵執行。

然后返回主菜單。

5. 將光標移至：系統參數設置：按確認鍵。進(jìn)行時(shí)間參數的修改，用上下左右和確認鍵執行。

6. 將光標移至：進(jìn)入試驗：按確認鍵。

7. 此時(shí)接上IGBT的輸入電壓選擇試驗方法，進(jìn)行試品的試驗，用確認鍵執行。

8. 選擇手動(dòng)試驗時(shí)，首先進(jìn)行的是找到試品諧振點(diǎn)，用上下鍵進(jìn)行，使試驗電壓在zui高點(diǎn)；在完成了此項操作后請按面板調壓鍵用左右鍵移位，上鍵增加激勵功率當接近試驗電壓后用右移鍵將光標移至小數點(diǎn)后慢慢增加功率防止試品擊穿，到額定電壓后主機開(kāi)始自動(dòng)計時(shí)至設定時(shí)間退出試驗。選擇自動(dòng)試驗時(shí)只要按了確認鍵就不要這些操作了。

9.進(jìn)入試驗前注意試品的安全距離，確保人生安全。

10.主菜單的測試操作項請你不要任意改動(dòng)，防止丟失。

6.2注意事項

1. 在給整機加電以前,一定要仔細檢查各輸入輸出接線(xiàn)是否正確和牢固.接地是否可靠,接地線(xiàn)采用一點(diǎn)接地，從面板上引出（接地線(xiàn)用裸銅線(xiàn)）。

2．試驗時(shí)，電抗器不可置于鐵板等導電材料上。

3．試驗升壓之前需要整定過(guò)電壓保護值，以防止試驗過(guò)程中意外分閘。

4．當變頻控制器提示過(guò)電壓保護、過(guò)流保護或放電保護時(shí)，請退出試驗，重新整定電壓電流保護值，再進(jìn)入試驗。

七、常見(jiàn)故障及分析

1. 主機找不到諧振點(diǎn)。

原因：系統諧振點(diǎn)在主機的輸出頻率范圍之外；系統接線(xiàn)錯誤；

系統未可靠接地；高壓采樣反饋信號開(kāi)路或連接不可靠；試品有故障。

勵磁變壓器無(wú)輸出電壓或者低電壓輸出。

1. 主機復位。

原因：主機供電電源波動(dòng)；外界強磁場(chǎng)干擾；主機未可靠接地；

1. Ｑ值偏低，即電壓升不上去，或升不高。

原因：試品放電泄漏；

電抗器磁路受干擾，例如電抗器被放置在磁場(chǎng)屏蔽范圍內。

1. 電源跳閘。

原因：諧振系統回路短路。

說(shuō)明：以上故障原因僅供參考。

注意：

請勿擅自打開(kāi)箱體，拆卸或更換元器件，如有質(zhì)量問(wèn)題，請與本公司。

八、維護

8．1日常維護

對于串聯(lián)諧振成套裝置各部件，應定期檢查，確保結構堅固。不使用時(shí)，應存放于干燥、清潔場(chǎng)地，防止雨水、灰塵進(jìn)入裝置內部。

8．2運輸

運輸時(shí)請確保各裝置固定，不松動(dòng)，適當加以緩震保護。搬運時(shí)，輕拿輕放，請勿拋摔！

質(zhì)保期內，若因本公司產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題不能正常使用，本公司將無(wú)償****，終身維修。

九、隨機文件

1、使用說(shuō)明書(shū)        2份

2、保修卡/合格證     1份

十、附錄一：部分設備（試品）的電容值：

交聯(lián)聚乙烯電纜每公里電容量

60KV級全絕緣變壓器的電容（PF）

110KV中性點(diǎn)分級絕緣變壓器的電容（PF）

220KV級中性點(diǎn)非全級絕緣部分變壓器的電容（PF）

部分發(fā)電機的電容值

十、附錄二：部分設備試驗電壓標準：

電纜30-75Hz的交流耐壓試驗電壓

變壓器的交流耐壓試驗電壓標準

發(fā)電機定子繞組交流耐壓試驗標準